Hidrólisis
La hidrólisis (del grec ὕδωρ, hydōr, ‘aigua’, i λύσις, lýsis, ‘ruptura’ o ‘dissociació’) és una reacció química que implica l'acció del aigua sobre atres espècies, ben modificant les seues propietats àcit-base (en el cas de les sals de àcit o bases dèbils), o ben provocant la ruptura de determinats enllaços, fragmentat la molècula i donant lloc a atres espècies distintes a la molècula original. En química orgànica, este terme s'utilisa àmpliament per a reaccions de substitució, eliminació i fragmentació, en les que l'aigua és el nucleófilo. Esta reacció és important pel gran número de contexts en els que l'aigua actua com dissolvent.[1]El terme hidrólisis també és d'ampli us en biologia i s'utilisa per a definir l'escissió de biomoléculas en la que es consumix una molècula d'aigua per a separar una molècula major en els seus components. Quan un carbohidrat es descompon en les molècules de sucre que ho componen per hidrólisis (per eixemple sacarosa es descompon en glucosa i fructosa), açò es coneix com sacarificación.[2]
Les reaccions de hidrólisis poden ser el revers d'una reacció de condensació en la que dos molècules s'unixen en una més gran i expulsen una molècula d'aigua. Aixina, la hidrólisis afig aigua per a descompondre's, mentres que la condensació s'acumula eliminant aigua.[3]
Hidrólisis àcit-base
[editar | editar còdic]En la hidrólisis àcit-base l'aigua es dividix en l'ion hidroxilo OH- i un ion H+ (el qual és immediatament hidratado per a formar l'ion hidronio H3O+). Esta reacció succeïx espontàneament en aigua pura, i en l'equilibri la concentració de ions oxidanio (hidronio) en aigua és [H3O+] = 1 × 10−7 M. Esta és també la concentració de ions hidroxilo lloc que cada molècula d'aigua que es dividix genera un hidroxilo i un oxidanio. Dit equilibri es denomina autoprotólisis:
L'adició d'algunes substàncias a l'aigua, per eixemple, una sal, modifica l'equilibri.[4] En ser dissolts en aigua, els ions constituents d'una sal es combinen en els ions hidronio, hidroxilo, o abdós, procedents de la dissociació de l'aigua. En consumir-se estos ions es modifica la seua concentració i, com a conseqüència, es modifica el valor del pH.
Els ions A-, BH+ procedents d'àcits dèbils AH, bases dèbils B o ixes AB es hidrolizan per acció de l'aigua, depenent el grau de la reacció de la debilitat de l'àcit o de la base, i la solubilidad de la sal; els ions procedents de àcit o bases fortes no es hidrolizan apreciablemente. Tant la reacció com la seua constant d'equilibri es poden obtindre per combinació de la reacció àcit-base en la reacció d'autoprotólisis de l'aigua. Aixina, les sals obtingudes a partir de àcit i bases fortes no es hidrolizan, les obtingudes a partir de àcit i bases dèbils es hidrolizan de manera que el pH depén de les dos constants, i en les obtingudes a partir d'una combinació d'àcit i base en les que solament un és forta, serà el fort el que determine el pH.
Hidrólisis en química orgànica
[editar | editar còdic]En química orgànica, la hidrólisis es presenta com la reacció oposta a la condensació. En este context, una molècula orgànica i l'aigua reaccionen trencant un enllaç covalente per a formar dos molècules orgàniques en grups funcionals que inclouen els àtoms de la molècula d'aigua. En general es requerix afegir àcit o bases fortes per a catalizar la hidrólisis.
Hidrólisis de amidas i éster
[editar | editar còdic]
La hidrólisis d'amidas i ésterés ocorre quan un nucleófilo, com l'aigua o el ion hidròxit, ataca al carbono del grup carbonilo de l'éster o la amida. En una base acuosa, els ions hidròxit són millors nucleófilos que les molècules polars com l'aigua. En un àcit, el grup carbonilo es protona, facilitant l'atac nucleofílico. Ya que una amida resulta de la condensació d'una amina i un àcit carboxílic, la hidrólisis del amida genera dita amina i dit àcit. Per als éster, resultat de la condensació d'un àcit carboxílic i un alcohol, s'obté igual l'àcit i l'alcohol:
Un dels eixemples més antics de hidrólisis és la saponificación, en la que la hidrólisis bàsica d'un triglicèrit (una molècula en grups éster) genera glicerol (un alcohol) i àcit grassos (carboxílics). Estos àcit reaccionen a la seua volta en la base de la dissolució generant sales orgàniques conegudes com sabons.
Ademés, en els sistemes vius, la majoria de les reaccions bioquímiques (inclosa la hidrólisis de el ATP) tenen lloc durant la catálisis d'enzimes. L'acció catalítica de les enzimes permet la hidrólisis de proteïnes, grasses, olis i hidrats de carbono. Per eixemple, les proteasas (enzimes que faciliten la digestió provocant la hidrólisis dels enllaços peptídicos de les proteïnes). Catalizan la hidrólisis dels enllaços peptídicos interiors de les cadenes peptídicas, a diferència de les exopeptidasas (una atra classe d'enzimes, que catalizan la hidrólisis dels enllaços peptídicos terminals, lliberant un aminoàcit lliure cada volta).
No obstant, les proteasas no catalizan la hidrólisis de tot tipo de proteïnes. La seua acció és estereoselectiva: Només es dirigixen a proteïnes en una determinada estructura terciaria, ya que es necessita algun tipo de força d'orientació per a colocar el grup amida en la posició adequada per a la catálisis. Els contactes necessaris entre una enzima i els seus substrats (proteïnes) es creen perque l'enzima es plega de tal manera que forma un clavill en la que encaixa el substrat; el clavill també conté els grups catalítics. Per lo tant, les proteïnes que no encaixen en el clavill no sofriran hidrólisis. Esta especificidad preserva l'integritat d'atres proteïnes, com les hormones, per lo que el sistema biològic seguix funcionant en normalitat.
Despuix de la hidrólisis, una amida es convertix en un àcit carboxílic i una amina o amoníac (que en presència d'àcit es convertixen immediatament en sals d'amoni). Un dels dos grups d'oxigen de l'àcit carboxílic deriva d'una molècula d'aigua i l'amina (o amoníac) guanya el ion hidrogen. La hidrólisis del péptido dona aminoàcits.
Molts polímero de poliamida, com el nailon 6,6, es hidrolizan en presència de àcit forts. El procés conduïx a la despolimerización. Per esta raó, els productes de nailon fallen per fractura quan s'exponen a menudes cantitats d'aigua àcida. Els polièsters també són susceptibles a reaccions similars de degradació d'polímero. El problema es coneix com agrietamiento per tensió ambiental.
ATP
[editar | editar còdic]La hidrólisis està relacionada en el metabolisme i almagasenament d'energia.[5][6] Totes les cèlules vives mantenen un suministrament continu d'energia per a dos propòsits principals: la biosíntesis de micro i macromolécula i el transport actiu de ions i molècules a través de les membranes celulars. L'energia obtinguda per l'oxidació de la matèria vulnerable no s'usa directament, sino que a través d'una llarga i complexa série de reaccions es canalisa cap a una molècula especial d'almagasenament d'energia, el trifosfato d'adenosina (ATP). La molècula de ATP conté enllaços pirofosfato (enllaços formats en combinar dos unitats de fosfat) que lliberen energia quan és necessari. El ATP pot sometre's a hidrólisis de dos maneres: primer, l'eliminació del fosfat terminal per a formarlodifosfato d'adenosina (ADP) i fosfat inorgànic, en la reacció:
- ATP + Plantilla:Chem → ADP + Pi
En segon lloc, l'eliminació del difosfat terminal per a produir monofosfato d'adenosina (AMP) i pirofosfato. Este últim generalment s'escindix encara més en els seus dos fosfat constituents. Açò dona com resultat reaccions de biosíntesis, que generalment ocorren en cadenes, que poden iniciar-se en la direcció de la síntesis quan els enllaces fosfat se someten a hidrólisis.
Polisacàrits
[editar | editar còdic]
Els monosacàrits es poden conectar entre sí per mig d'enllaços glucosídicos, que es poden separar per hidrólisis. Dos, tres, varis o més monosacàrits conectats d'esta manera formen disacárido, trisacáridos, oligosacàrits o polisacàrits. Les enzimes que hidrolizan els enllaços glucosídicos es denominen "glucósido hidrolasas" o "glucosidasas".
L'disacárido més conegut és la sacarosa (sucre de taula). La hidrólisis de la sacarosa produïx glucosa i fructosa. La invertasa és una enzima que s'utilisa industrialmente per a la hidrólisis de la sacarosa en el cridat sucre invertit. La lactasa és necessària per a la hidrólisis digestiva de la lactosa en la llet; molts adults no produïxen lactasa i no poden digerir la lactosa de la llet.
La hidrólisis de polisacàrits a sucres solubles pot reconéixer-se com sacarificación.[8] La malta feta d'ordi s'usa com a font de β-amilasa per a descompondre l'almidó en maltosa disárida, que la rent pot usar per a fer cervesa. Atres enzimes amilasa poden convertir l'almidó en glucosa o oligosacàrits. La celulosa és hidrolizada primer en celobiosa per la celulasa, i després la celobiosa és hidrolizada en glucosa per la beta-glucosidasa. Els remugants com les vaques tenen la capacitat de hidrolizar la celulosa en celobiosa i després en glucosa per les bactèries simbiòtiques que produïxen celulasas.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Condensation and Hydrolysis».
- ↑ «Definició de sacarificación» (en és).
- ↑ «Condensació i hidrólisis».
- ↑ Morcillo, Jesús (1989). Temes bàsics de química, 2ª edició, Alhambra Universitat, p. 262-264. ISBN 9788420507828.
- ↑ Nelson, David L., Cox, Michael M. Lehninger: Principles of Biochemistry. New York: W.H. Freeman and Company, 2013. Sixth ed., p. 522–523.
- ↑ Hardie, D. G., Ross, F. A., Hawley, S. A. (2012). AMPK: a nutrient and energy sensor that maintains energy homeostasis. Nature, 13, 251–262. Accessed 9 April 2017.
- ↑ (2004) Ryan KJ, Ray CG (ed.). Sherris Medical Microbiology, 4th edició, McGraw Hill. ISBN 978-0-8385-8529-0.
- ↑ «Definition of Saccharification» (en en).
- Este artícul conté una traducció derivada de «Hidrólisis» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.